1948年8月9日，远涉重洋到美国留学，进入国宾夕法尼亚州的迪金森学院数学系学习。

1949年，获得迪金森学院数学学士学位，同时获得美国大学荣誉学会迪金森分会奖励她的一枚金钥匙；同年深秋，进入宾夕法尼亚大学研究生院，开始了固体物理的研究。

1951年，获得宾夕法尼亚大学固体物理学硕士学位，之后继续攻读博士学位，师从米勒教授。

1955年6月，凭借博士论文《弱X射线辐照引起氯化钾和氯化钠晶体的膨胀》获得宾夕法尼亚大学固体物理学博士学位，是该校建校215年以来，第一位获得博士学位的中国人，也是该校有史以来的第一位女博士。博士毕业后，导师推荐她去纽约长岛专司半导体研究的索菲尼亚公司任高级工程师。之后，她被聘为从事半导体科研工作的索菲尼亚公司（Sylvania公司）高级工程师，靠林兰英杰出的科学分析指导，公司成功地造出了第一根硅单晶，不久，又为公司申报了两项专利，公司三次提高她的年薪。林兰英回国时索菲尼亚公司给她年薪10000美元，回国后每月207元人民币。

1956年6月，林兰英以“母亲重病”为由，向印度驻美国大使馆提交回国申请，9月使馆通知她填写有关回国事宜的表格。

1957年1月29日，几经周折抗争，林兰英乘坐的客轮安抵香港，在国务院办公厅周密安排下，她走上了深圳罗湖桥头，回到了中国，之后由大弟林文豪送她经上海去北京，进入中国科学院物理研究所工作，历任研究员，副所长。

1960年，担任中国科学院半导体研究所研究员。

1966年，“文革”开始那年，她还与中国第一位女院士林巧稚一同登上天安门城楼，事后便跌于“文革”的沼泽中。

1977年—1983年，担任中国科学院半导体研究所副所长。

1980年，当选为中国科学院学部委员（院士）。

2003年3月4日，在北京因病医治无效逝世，享年85岁。

林兰英先后负责研制成中国第一根硅、锑化铟、砷化镓、磷化镓等单晶，为中国微电子和光电子学的发展奠定了基础，负责研制的高纯度汽相和液相外延材料达到国际先水平。开创了中国微重力半导体材料科学研究新领域，并在砷化镓晶体太空生长和性质研究方面取得了一定的成绩。

1958年秋天，林兰英研发出中国第一根硅单晶，为制造出无位错硅单晶，林兰英又投入研发硅单晶炉。她仔细考察、分析了苏联封闭式硅单晶炉，发现了不足，开始研究设计中国式硅单晶炉。1961年的深秋，由林兰英主持设计加工的中国第一台开门式硅单晶炉制造成功。1962年春，林兰英依靠国产第一台开门式硅单晶炉，正式启动拉制工作。中国第一根无位错的硅单晶拉制成功，无位错达国际先进水平。

根据2021年6月《莆田侨乡时报》显示，林兰英先后四次获得中国科学院科技进步奖一等奖，两次获国家科技进步二、三等奖。

1940年，林兰英从福建协和大学毕业后作为优秀生留校任助教，教授《普通物理学》《高等数学》《光学》《物性声学》《电磁学》等课程。

林兰英的祖先林润（1530-1569）是明朝嘉靖年间的御史大夫。因扳倒当朝丞相奸臣严嵩父子而名震朝野。林兰英的祖父经商有成，父亲大学毕业后在外地工作，母亲在家主持家政。

林兰英是中国半导体科学事业开拓者之一。（中国科学院学部与院士评）

林兰英从事半导体材料科学40年，是中国半导体材料科学的奠基人，对中国半导体材料科学的发展作出了重大贡献。（何梁何利基金评）

林兰英的工作极大地推进了中国半导体材料的研究高度，为微电子和光电子学的发展奠定了基础，为中国太空事业做出巨大贡献。（《莆田侨乡时报》评）

林兰英是中国半导体材料科技最著名的开拓者，她带动同事一起创造了多个“新中国的第一”，受到全世界科学家关注，被誉为“中国太空材料之母”。（新浪新闻评）

2002年，因莆田旧城改造，林润故居原样迁移到莆田城南乡沟头村的莆田一中新校区内，内含林润的后裔、林兰英院士故居。林兰英去世后，骨灰从北京运至林润故居内埋葬并建立林兰英陵园。故居的厅堂竖立林兰英塑像。林兰英在北京的住宅和办公室中的所有书籍和家具也运回莆田故居，陈列在林润故居内。

2004年12月，林兰英院士塑像揭幕仪式在莆田第一中学举行，中国科学院半导体研究所所长李晋闽及莆田市有关领导、部分科技专家、教师和学生共数千人参加了揭幕仪式。

2013年，在林兰英院士逝世十周年之际，为表达对她的思念之情和敬仰之意，学习老一辈科学家的高尚品德和创新精神，中国科学院半导体研究所特编辑制作了《林兰英院士纪念文集》。

2013年3月4日，在林兰英院士逝世10周年之际，为了弘扬她的爱国精神、回顾她的杰出成就、秉承她的科学思想，在中国科学院半导体研究所学术会议中心召开纪念林兰英院士逝世十周年座谈会。